盘县长海子水库防渗加固处理设计

来源:用户上传      作者:

　　摘要：长海子水库建于1958年，1961年竣工。限于当时的技术经济条件，水库在勘测设计工作缺失的情况下，由当地干部组织民兵和群众锤打钎撬、人背马驮地施工建成。由于大坝填筑质量差，导致坝体变形、渗漏严重，因而水库一直未正常蓄水运行，加之由于水库地理位置较高，条件艰苦，交通不便等诸多原因，后期管理跟不上，最终导致水库成为一座病险工程。通过地表地质测绘、人挖井探、钻孔勘探、高密电法物探等多种手段勘察试验研究分析，查明水库存在的主要问题是大坝坝体及坝基、坝肩岩体严重渗漏，并成功地进行了防渗加固处理设计，使水库重获新生，发挥了效益。
　　关键词：水库工程 ；坝体、坝基肩渗漏；防渗帷幕设计
　　中图分类号：TV62文献标识码： A 文章编号：
　　1 工程概况
　　长海子水库位于六盘水市盘县坪地乡上述格村境内，所在河流属珠江流域西江水系北盘江一级支流清水河右岸支流柏木戛小河上。水库大坝坝顶高程2511m，为全省之最。坝址以上河床高程2448～2653m，河道长1550m，平均比降10％，总体流向由东向西，属山区雨源型河流，流域面积2.72km2。
　　工程始建于1958年，1961年竣工。原水库枢纽由大坝、进水涵洞及临时溢洪道组成。最大坝高25.7m，总库容113.1万m3，属Ⅳ等小⑴型水利工程。该水库的主要功能为灌溉、防洪、供水并兼顾旅游等功能，为一座综合利用的水利工程。
　　长海子水库自1961年建成，由于大坝填筑质量差，导致坝体变形、渗漏严重，因而水库一直未正常蓄水运行，加之由于水库地理位置较高，条件艰苦，交通不便等诸多原因，后期管理跟不上，最终导致水库成为一座病险工程，成为市、县水利部门的一大心腹之患，每到汛期，国家都要投入大量的人力和物力进行重点防守，年年都要投入一定的资金进行除险加固，但由于无勘察设计资料为施工依据、资金有限等原因没有得到彻底根治。
　　经地表地质测绘、人挖井探、钻孔勘探、高密电法物探等多种手段勘察试验研究分析，水库工程存在的主要问题有：
　　⑴ 原设计无溢洪道，临时溢洪道布置不合理，对下游冲刷严重，且不能使水库正常运行，不能满足下泄流量要求。
　　⑵ 坝体填筑质量差，土料不均匀，土料来源较杂乱。上坝土料的含水量，厚度均无控制标准且用人力木夯夯击不实，因而导致大坝变形较大。上坝土料的级配不合理，导致大坝漏水严重。
　　⑶ 由于坝体清基不好，导致坝体与坝基接触带漏水严重。坝基、坝肩岩体由于风化强烈，节理裂隙发育而漏水严重。
　　⑷ 上游护坡厚度不够，且石块偏小，施工质量差，护坡变形较大。下游护坡杂草丛生，坝面极不规则。
　　⑸ 进水涵洞施工质量差，且已被淤埋不能使用。
　　⑹水库无管理站房、通汛设施和大坝监测设施，无运行管理用电。
　　⑺无进库上坝公路。
　　经鉴定，大坝安全类别为三类坝。因此该水库除险加固工程主要内容为：
　　①坝体、坝基、坝肩防渗处理；
　　②上、下游坝坡及坝顶翻修整治；
　　③新建溢洪道；
　　④封堵原进水涵洞，新建取水（放空）隧洞；
　　⑤封堵原临时溢洪道；
　　⑥增设大坝管理监测设施；
　　⑦进库公路维修改造和新建上坝公路。其中坝体、坝基、坝肩防渗处理是水库除险加固能否成功的关键。
　　渗漏分析与防渗方案选择
　　2.1渗漏分析
　　⑴坝体渗漏分析
　　据坝体探井揭露，坝体填土为含碎石砂壤土、砂质粘土、粉砂质粘土等，空间分布极不均匀，状态呈疏松、软塑、可塑、硬塑、坚硬等状态。各层、各种土料间接触不紧密，局部存在碎石空隙、土块空隙；由于坝基肩未作坡度控制处理，地形陡缓悬殊，坝肩存在不均匀沉降产生的横向裂缝。因而导使坝体发生普遍散渗和局部集中渗漏。现场观察坝后坡约二分之一以下有漏水的痕迹，且坝坡发生较大变形，坝面不规则。在洪水期水库自然蓄水时，坝下游坝面及坡脚共发现三处漏水点，漏水量合计达13.6L/s。最高漏水点高程为2497.2m，位于下游坝坡中部，其最大漏水量1.1L/s。最低漏水点高程2490m，位于左坝脚坝体与岸坡接触处，最大漏水量6.5L/s。水库历史最高水位2508.5m时，坝下游坡最高渗水高程为2506.5m，水位差仅2m。由此可见大坝渗漏是很严重的。根据探井、钻孔勘探试验成果，坝体渗漏分层为：高程2510～2494m、q=144.5～568.2Lu、属严重透水层，高程2494～2487.3m、q=15.3～91.7Lu、属较严重透水层。
　　⑵岸坡及坝基肩渗漏分析
　　坝区基岩为二叠系上统峨嵋山玄武岩组(P2β2）之拉斑玄武岩、玄武质凝灰岩，岩体风化强烈、节理裂隙发育，强风化层透水性较大。根据探井、钻孔勘探注水、压水试验成果，坝基肩岩体渗漏情况为：河床2486.9m高程以下q=0～4.6Lu为微～弱透水层；左岸2486.9～2516m高程、右岸2486.9～2512m高程之间q=16.3～54.3Lu、为较严重透水层；左岸2497.5～2523m高程、右岸2500～2517m高程之间q=23.6～277Lu、为较严重至严重透水层。
　　
　　2.2防渗方案选择
　　
　　根据上述地质勘察分析，长海子水库大坝坝体、坝基肩及左岸坡岩体均存在较严重～严重漏水缺陷。若选择粘土铺盖加土工膜防渗方案，一是处理面积太大、周边镶固槽深且长、工程量大，二是不能弥补坝体内部填筑质量缺陷。遵循安全可靠、技术先进、经济合理的设计原则，经方案比较，选择防渗帷幕灌浆加充填灌浆相结合的方案，不仅可以将坝基～坝肩、左岸坡、坝体防渗连为一体，还可以弥补坝体土质填筑不实的缺陷。
　　
　　3 防渗帷幕设计
　　
　　⑴ 帷幕线的布置
　　根据渗漏分析，幕线沿坝轴线布置，向左岸肩延伸66m、跨过左岸坡裂隙破碎带，向右岸肩延伸39m、与P2β2-2玄武质凝灰岩搭接，分三段布置。
　　E1～E2段：幕线长66m，布置单排，最终孔距3m，主要目的解决左岸肩基岩裂隙渗漏，兼顾破碎岩体固结。
　　
　　E2～E3段：幕线长150m，布置三排，排距3m。上游排及下游排为副幕，上游排只作坝体充填灌浆、最终孔距3m，下游排作坝体充填灌浆及基岩帷幕灌浆、最终孔距3m，中间排为主幕、做基岩帷幕灌浆及坝体劈裂灌浆、最终孔距3m。
　　本段灌浆主要解决坝体、坝基河床两岸残积层及基岩裂隙渗漏，同时弥补坝体填筑质量缺陷及兼顾坝基～坝肩破碎岩体固结。
　　E3～E4段：幕线长39m，布置单排，最终孔距3m，主要解决右岸坝基（肩）基岩裂隙渗漏，同时兼顾破碎岩体固结。
　　⑵ 帷幕深度及形式
　　帷幕深度根据《大坝渗透剖面图》布置，向下深入P2β2-1拉斑玄武岩微透水层1m，为接地式帷幕，帷幕底线高程左坝基～左岸坡2486.3～2498m、右坝基～右坝肩2486.3～2506.5m。幕顶高程： E1～E2（左岸）段和E3～E4（右岸）段为2510.16m（校核洪水位），E2～E3（坝体）段为2511m（坝顶高程）。
　　⑶帷幕厚度
　　E1～E2（左岸肩）段和E3～E4（右岸肩）段, 布设为单排帷幕，根据岩石节理裂隙分析及灌浆试验,在0.3～0.4MPa灌浆压力下, 浆液扩散半径可达2～2.5m。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-4271826.htm